Che cos'è un eterogiunzione?
Una eterogiunzione viene creata quando due diversi strati di semiconduttori cristallini vengono posti in congiunzione o stratificati insieme con lacune alternate o diverse. Utilizzati principalmente in dispositivi elettrici a stato solido, eterogiunzioni possono anche essere formate tra due semiconduttori con proprietà diverse, come uno che è cristallino mentre l'altro è metallico. Quando la funzione di un dispositivo elettrico o l'applicazione di un dispositivo dipende da più di una eterogiunzione, vengono posti in formazione per creare quella che viene chiamata eterostruttura. Queste eterostrutture sono utilizzate per aumentare l'energia prodotta da diversi dispositivi elettrici, come celle solari e laser.
Esistono tre diversi tipi di eterogiunzioni. Quando vengono create queste interfacce tra i semiconduttori, possono formare quello che viene chiamato un gap a cavallo, un gap sfalsato o un gap rotto. Questi diversi tipi di eterogiunzioni dipendono dal gap energetico che viene creato come risultato dei materiali specifici dei semiconduttori.
La quantità di energia che un materiale può produrre è direttamente rilevante per la dimensione del gap energetico creato dall'eterogeneizzazione. Anche il tipo di gap energetico è importante. Questo divario di energia è costituito dalla differenza che si trova tra la banda di valenza, che è prodotta da un semiconduttore, e la banda di conduzione, che è prodotta dall'altro.
Gli eterogiunzioni sono standard in ogni laser prodotto da quando la scienza degli eterogiunzioni è diventata lo standard in tutto il settore. L'eterogiunzione consente la produzione di laser in grado di funzionare a una normale temperatura ambiente. Questa scienza fu introdotta per la prima volta nel 1963 da Herbert Kroemer, anche se non divenne la scienza standard nell'industria manifatturiera del laser fino a anni dopo, quando l'attuale scienza dei materiali raggiunse la tecnologia principale.
Oggi, gli eterogiunzioni sono un elemento vitale per ogni laser, dal taglio dei laser nelle macchine a controllo numerico ai laser che leggono film in DVD e dischi audio compatti. Gli eterogiunzioni sono utilizzati anche in dispositivi elettronici ad alta velocità che funzionano a frequenze molto elevate. Un esempio è un transistor ad alta mobilità elettronica, che gestisce gran parte delle sue funzioni a oltre 500 GHz.
La produzione di molte delle eterogiunzioni oggi avviene attraverso un processo preciso chiamato CVD, o deposizione chimica da vapore. MBE, che sta per epitassia da fasci molecolari, è un altro processo utilizzato per produrre eterogiunzioni. Entrambi questi processi sono estremamente precisi in natura e molto costosi da condurre, soprattutto se confrontati con il processo per lo più obsoleto di fabbricazione di silicio di dispositivi a semiconduttore, sebbene la fabbricazione di silicio sia ancora ampiamente popolare in altre applicazioni.